WO2024023007A1 - Belt retractor for a seatbelt device of a motor vehicle - Google Patents

Belt retractor for a seatbelt device of a motor vehicle Download PDF

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WO2024023007A1
WO2024023007A1 PCT/EP2023/070427 EP2023070427W WO2024023007A1 WO 2024023007 A1 WO2024023007 A1 WO 2024023007A1 EP 2023070427 W EP2023070427 W EP 2023070427W WO 2024023007 A1 WO2024023007 A1 WO 2024023007A1
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WO
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belt
frame
belt retractor
shaft
belt shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/070427
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German (de)
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Inventor
Martin Schmidt
Markus Hueg
Frank Jacobs
Arne Bargmann
Original Assignee
Autoliv Development Ab
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/341—Belt retractors, e.g. reels comprising energy-absorbing means
    • B60R22/3413—Belt retractors, e.g. reels comprising energy-absorbing means operating between belt reel and retractor frame
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/28—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices
    • B60R2022/286—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices using deformation of material
    • B60R2022/287—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices using deformation of material of torsion rods or tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/28—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices
    • B60R2022/288—Safety belts or body harnesses in vehicles incorporating energy-absorbing devices with means to adjust or regulate the amount of energy to be absorbed

Definitions

  • the present invention relates to a belt retractor for a seat belt device of a motor vehicle with the features of the preamble of claim 1.
  • Modern belt retractors in seat belt systems of motor vehicles have, in addition to various other functions, a force limiting device as a central function, which enables a force-limited belt pull-out if the belt shaft of the belt retractor is blocked.
  • the force-limited webbing extension enables the occupant to move forward in a force-limited manner in the event of an accident, which in turn can reduce the load on the occupants. It has proven useful in practice to design the force limiting device in the form of a plastically deformable torsion bar, which is arranged in a cavity in the belt shaft.
  • the torsion bar is fixed with one end in a rotationally fixed manner in an inner profile of the cavity of the belt shaft and with its other end in a rotationally fixed manner with a profile head that can be blocked in a vehicle-mounted manner via a blocking pawl in a frame of the belt retractor.
  • the force limiting device is then activated by blocking the profile head in the pull-out direction via the blocking pawl, and the pull-out force of the webbing exceeds a pull-out force defined by the plastic deformation limit of the torsion bar.
  • the belt shaft rotates in the pull-out direction relative to the blocked profile head, with a plastic deformation of the torsion bar about its longitudinal axis.
  • the belt retractor is, for example, attached to the B-pillar or another part of the vehicle structure that is designed to absorb the restraining forces during the force-limited belt extension.
  • the aim is to give the occupant additional freedom of movement so that they can use the freedom gained through autonomous driving, for example to rest, have more intensive conversations with the other occupants or even to work can.
  • the seats should be as variable as possible, which eliminates the fixed spatial assignment of the vehicle seat and the occupant sitting on it to the vehicle structure becomes. For this reason, it makes sense in this case to integrate the belt retractor of the seat belt device into the vehicle seat, so that the seat belt pulled out from it is always arranged in a fixed spatial relationship to the occupant sitting on the vehicle seat, regardless of the position and orientation of the vehicle seat.
  • the free space available in the vehicle seat for attaching the belt retractor is limited. This is particularly the case if the vehicle seat is to be designed with a backrest or seat that is as thin as possible for aesthetic reasons or for reasons of a smaller available installation space in the vehicle interior.
  • the belt retractor with the torsion bar arranged in the belt shaft can only be made smaller to a limited extent with regard to these requirements, since the belt shaft with the torsion bar arranged therein and the coil of the seat belt wound on it has a comparatively large outer diameter.
  • the invention is based on the object of creating a belt retractor with a force limiting device, which can also be arranged in a narrower installation space of a motor vehicle and in particular in a narrower backrest or seat of a vehicle seat.
  • the force limiting device is arranged outside the belt shaft and is supported on the frame of the belt retractor, and the blocking device blocks the belt shaft when activated against a toothed ring which is non-positively connected to the force limiting device.
  • the advantage of the invention can be seen in the fact that the force limiting device is no longer arranged within the belt shaft, so that the belt shaft has a significant smaller outside diameter can be carried out.
  • the belt shaft is the component which is crucial for the width or thickness of the belt retractor perpendicular to the axis of rotation of the belt shaft, since this is the largest component of the belt retractor in the frame.
  • the entire belt retractor can be made narrower or thinner overall due to the reduced belt shaft and can therefore also be fastened in an installation space of the vehicle with a smaller depth, such as in a narrower backrest of a vehicle seat.
  • the outer diameter of the belt shaft is then only increased by the coil of the seat belt wound on it.
  • the force limiting device is arranged outside the belt shaft and is supported on the frame of the belt retractor.
  • a toothed ring is provided, against which the blocking device blocks the belt shaft when activated.
  • the blocking device no longer blocks the belt shaft in relation to a toothing fixed to the frame, as was previously the case, but instead in the additionally provided toothing ring, which is non-positively connected to the force limiting device.
  • the blocking device therefore no longer blocks the belt shaft directly in relation to the frame, but instead in relation to the toothed ring, which is supported on the force limiting device, which in turn is supported directly or indirectly on the frame.
  • the belt retractor can be made particularly narrow by designing the belt shaft as a solid shaft.
  • the term solid shaft is to be understood to mean that there are no other components in the belt shaft.
  • the belt shaft can of course have additional weight-reducing recesses and cavities, provided that the rigidity of the belt shaft allows this in relation to the forces to be absorbed.
  • the frame is U-shaped with a base plate and two legs protruding parallel therefrom, and the belt shaft is rotatably mounted in the opposite legs of the frame.
  • the belt retractor can, for example, be attached to the vehicle seat or the vehicle structure via the base plate, while the legs serve to support the belt shaft.
  • the proposed structure enables a particularly lightweight embodiment of the belt retractor.
  • a recess is provided in the base plate of the frame in a section opposite the belt shaft. Due to the recess in the base plate, the belt shaft can be arranged in the frame closer to the base plate without the seat belt wound on the belt shaft coming into contact with the base plate.
  • the recess is preferably rectangular and wider than the belt wrap on the belt shaft, so that when the seat belt is wound up and the resulting increase in diameter, the belt wrap can enter the recess and does not hit the base plate.
  • the height of the recess can be larger or smaller, so that the belt wrap can only protrude through the recess in the base plate with a small portion of its circumference or with a much larger portion of its circumference.
  • the legs have a height starting from the base plate, which is smaller than the outer diameter of the belt shaft with the coil of the seat belt wound on it.
  • the belt retractor can therefore be made narrower in the extension of the legs and can therefore be specially designed for arrangement in narrower installation spaces.
  • the frame is stiffened by additional webs connecting the legs to one another. Due to the solution according to the invention, the frame not only serves to support the belt shaft and to attach the belt retractor to the vehicle or vehicle seat, but also to support the force limiting device. This puts a significantly higher load on the frame. So that the frame does not have to be thicker to absorb the forces, but at the same time has the necessary rigidity to absorb the additional forces and does not deform under the load, it is additionally stiffened by the webs.
  • the force limiting device has a first torsion bar, which has a first end in a non-positive manner with the toothed ring and with its second end is fixed opposite the frame.
  • Torsion bars have generally proven useful for implementing the force limiting device, since they can dissipate a comparatively large amount of energy through plastic deformation with a very small space requirement and thus enable a correspondingly high level of force limitation.
  • the torsion bar is then not arranged in the belt shaft, but instead on the frame outside the belt shaft, whereby its rod shape allows it to be arranged adjacent to the belt shaft in a space-saving manner.
  • the force limiting device has at least one second torsion bar, which is fixed with a first end in a non-positive manner with the toothed ring and with its second end in relation to the frame.
  • the force limitation level can be increased by the second torsion bar and its parallel arrangement to the first torsion bar, i.e. a high force limitation level can be achieved by a parallel action of two or more smaller torsion bars.
  • the second torsion bar can be activated or deactivated via a switching device.
  • the force limitation level can be actively changed by switching the switching device.
  • the second torsion bar has a higher or lower plastic deformation limit than the first torsion bar or that the second torsion bar has the same plastic deformation limit as the first torsion bar. Due to the higher, lower or equal deformation limit of the second torsion bar and its circuit, a preferably graduated force limiting course can be achieved, the force limiting course being able to be progressively or degressively stepped depending on the switching of the switching device.
  • the first torsion bar has a force limitation level of 2 kN and the second torsion bar has a force limitation level of 4 kN
  • the force limitation level in the initial phase of force limitation there is a force limitation level of 6 kN in that both torsion bars are deformed at the same time and the force limitation levels are adjusted. dieren.
  • the second torsion bar is switchable and is switched after a predetermined extension length by actuating the switching device, the force limitation level then drops from 6 kN to 2kN and the first torsion bar effects the force limitation alone.
  • the torsion bars be arranged between the legs with their longitudinal axes parallel to the axis of rotation of the belt shaft. This means that the torsion bars can be arranged in a particularly compact and space-saving manner parallel to the belt shaft, making use of the lateral free space next to the belt shaft. Furthermore, the rotational movement of the belt shaft does not have to be redirected in a different direction.
  • a transmission gear that translates the rotational movement of the belt shaft into a higher speed is provided between the toothed ring and the force limiting device. Due to the transmission gear, the torsion bars rotate faster than the belt shaft during deformation. This means that smaller and thinner torsion bars with a correspondingly high deformation stiffness can be selected, which dissipate more energy by increasing the speed. This means that a predetermined force limitation level can also be achieved using thinner torsion bars.
  • the transmission gear is formed by one or more gears, which have axes of rotation aligned parallel to the axis of rotation of the belt shaft, one of the gears being in a toothing engagement with the toothed ring.
  • the proposed solution allows the rotational movement of the toothed ring to be transmitted to the force limiting device in a very compact design of the transmission without a deflection. If the force limiting device is designed in the form of one or more torsion bars, the rotational movement can be particularly easily transferred into a rotational movement of the torsion bars.
  • the torsos can onsstabe for a particularly compact design with their longitudinal axes parallel to the axis of rotation of the belt shaft.
  • the gear or gears of the transmission gear is or are arranged in a plane with the toothed ring.
  • the transmission gear thus forms a flat, flat assembly, which can be arranged, for example, on the outside of one of the legs of the frame.
  • Fig. 3 and 4 the belt retractor with the force limiting device in different switching states.
  • the belt retractor 1 can be seen with a frame 2, a belt shaft 3 rotatably mounted therein and a force limiting device 4.
  • the seat belt that can be wound on the belt shaft 3 has been omitted in order to improve the visibility of the parts.
  • the frame 2 is U-shaped with a base plate 27 and two webs 23 and 24 protruding parallel to one another and is additionally stiffened by two webs 25 and 26 connecting the legs 23 and 24 to one another.
  • the belt shaft 3 is rotatably mounted in the legs 23 and 24.
  • the force limiting device 4 is supported on the frame 2 directly or indirectly, for example via the drive of a reversible belt tensioner (not shown) attached thereto.
  • the base plate 27 of the frame 2 has a recess 29, which is arranged so that it lies opposite the belt shaft 3. Furthermore, the legs 23 and 24 are dimensioned in the height H extending from the base plate 27 so that their height H is less than or equal to the diameter D of the belt shaft plus the coil of the seat belt completely wound on it. This means that the frame 2 can be made smaller in terms of the height of the legs 23 and 24. can be performed in that the coil of the fully wound seat belt can protrude slightly into the base plate 27 or protrude through it. The weakening of the frame 2 through the recess 29 can be compensated for by increasing the rigidity through the webs 25 and 26.
  • a blocking device 5 in the form of a pivotally mounted blocking pawl is provided on the belt shaft 3, the movement of which is controlled by a control disk (not shown) which is spring-loaded in the winding direction of the belt shaft 3.
  • the control disk is stopped relative to the belt shaft 3 when a predetermined pull-out acceleration of the seat belt is exceeded or a predetermined vehicle deceleration, which is detected via a corresponding WS sensor device and CS sensor device, is exceeded, and the blocking pawl then becomes a control movement relative to the belt shaft 3 forced.
  • the blocking pawl then swings out and moves into an internal toothing 11 of a toothing ring 8.
  • the toothed ring 8 engages with an external toothing 12 in a toothing 13 of a first gear 9, which in turn meshes with its toothing 13 with a toothing 14 of a second gear 10.
  • the first gear 9 is connected in a rotationally fixed manner to a first end 15 of a first torsion bar 6, and the second gear 10 is connected in a rotationally fixed manner to a first end 17 of a second torsion bar 7.
  • the first torsion bar 6 and the second torsion bar 7 are supported with their second ends 21 and 22 on the frame 2 of the belt retractor 1 via further gear wheels.
  • the second ends 21 and 22 of the torsion bars 6 and 7 are therefore to be regarded as fixed to the frame or fixed to the vehicle.
  • the sleeve 19 comprises the second torsion bar 7 and has, on its side facing the first end 17 of the second torsion bar 7, protruding axial fingers 18, with which it engages in corresponding recesses in the second gear 10 and the first end 17 of the second torsion bar 7 and thereby Non-rotatable connection between the first end 17 of the second torsion bar 7 and the second gear 10 forms.
  • the sleeve 19 When the switching device 20 is activated, the sleeve 19 is displaced axially in the direction of the second end 22 of the second torsion bar 7, as can be seen in FIG. This displacement movement of the sleeve 19 causes it to disengage from the recesses with the axial fingers 18, and the rotation-proof connection between the second gear 10 and the first end 17 of the second torsion bar 7 is canceled.
  • the occupant is initially restrained in an accident by blocking the belt shaft 3 relative to the toothed ring 8 when the predetermined pull-out acceleration of the seat belt is exceeded or the predetermined vehicle deceleration is exceeded by controlling the blocking pawl into the internal toothing 11. If the tensile force exerted on the belt shaft 3 via the seat belt subsequently exceeds a value defined by the dimensioning of the force limiting device 4, the belt shaft 3 begins to rotate with the toothed ring 8 in the extension direction of the seat belt while activating the force limiting device 4, with the occupant experiencing a force-limited forward displacement with a reduced occupant load.
  • the first torsion bar 6 and the second torsion bar 7 are arranged parallel to one another and are simultaneously plastically deformed in the initial phase of the force-limited forward displacement of the occupant by the first ends 15 and 17 of the two torsion bars 6 and 7 rotating relative to the second ends 21 and 22, which are blocked fixed to the frame .
  • the energies dissipated in the two torsion bars 6 and 7 add up to a higher force limitation level. If the torsion bars 6 and 7 are identical, the force limitation level is doubled.
  • the switching device 20 is actuated, the rotationally fixed connection between the second gear 10 and the first end 17 of the second torsion bar 7 is canceled, so that the second torsion bar 7 is then no longer plastically deformed.
  • the force limitation level is then reduced in accordance with the proportion of the force limitation level of the second torsion bar 7. This results in a stepped, degressive course of the force limitation level during the force-limited forward displacement of the occupant.
  • the torsion bars 6 and 7 are aligned so that their longitudinal axes are aligned parallel to the axis of rotation of the belt shaft 3.
  • the rotational movement of the belt shaft 3 can be achieved by a transmission gear, formed by the toothed ring 8 and the two gears 9 and 10 with axes of rotation aligned parallel to the longitudinal axes of the torsion bars 6 and 7 and the axis of rotation of the belt shaft 3, from a slower rotational movement of the belt shaft 3 a faster rotational movement of the first ends 15 and 17 of the two torsion bars 6 and 7 can be translated.
  • the toothed ring 8 and the two gears 9 and 10 are arranged in a compact design in one plane on the outside of the leg 24 of the frame 2.
  • the two gears 9 and 10 each have an inner profile 16 and 28, with the first end 15 of the first torsion bar 6 being fixed in a rotationally fixed manner directly in the inner profile 16 of the first gear 9, and the first end 17 of the second torsion bar 7 via the sleeve 19 is connected in a rotationally fixed manner to the second gear 10.
  • the sleeve 19 engages with the axial fingers 18 in the inner profile 28 of the second gear 10 and the outer profile of the first end 17 of the second torsion bar 7, and thus establishes the connection between the two parts.
  • the belt retractor 1 is additionally stiffened by the two webs 25 and 26.
  • the webs 25 and 26 are also aligned parallel to the axis of rotation of the belt shaft 3 and to the longitudinal axes of the torsion bars 6 and 7.
  • the webs 25 and 26 thus stiffen the belt retractor 1 and the frame 2, in particular against the compressive forces exerted by the torsion bars 6 and 7 during the plastic deformation.
  • the force limiting device 4 is deliberately moved out of the belt shaft 3 into a free space of the frame 2 adjacent to the belt shaft 3, so that the belt shaft 3 itself can be designed with a correspondingly smaller outside diameter.
  • the belt shaft 3 can even be designed as a solid shaft in which no further components are arranged.
  • the belt shaft 3 can have weight-reducing recesses or free spaces or a free space for holding a belt pin with an end of the seat belt attached to it

Abstract

The invention relates to a belt retractor (1) for a seatbelt device of a motor vehicle, comprising - a belt shaft (3) which is rotatably mounted in a frame (2) and on which a seatbelt of the seatbelt device can be wound, - a blocking device (5) which blocks the belt shaft (3) in a pull-out direction upon being activated, and - a force-limiting device (4) which allows a force-limited pull-out of the seatbelt upon being activated and when the belt shaft (3) is blocked, wherein - the force-limiting device (4) is arranged outside of the belt shaft (3) and is supported on the frame (2) of the belt retractor (1), and - upon being actuated, the blocking device (5) blocks the belt shaft (3) with respect to a toothed ring (8) which is connected to the force-limiting element (4) in a force-fitting manner.

Description

Gurtaufroller für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges Belt retractor for a motor vehicle seat belt device
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. The present invention relates to a belt retractor for a seat belt device of a motor vehicle with the features of the preamble of claim 1.
Moderne Gurtaufroller in Sicherheitsgurteinrichtungen von Kraftfahrzeugen weisen neben verschiedenen anderen Funktionen als zentrale Funktion eine Kraftbegrenzungseinrichtung auf, welche bei einer blockierten Gurtwelle des Gurtaufrollers einen kraftbegrenzten Gurtbandauszug ermöglicht. Durch den kraftbegrenzten Gurtbandauszug wird eine kraftbegrenzte Vorverlagerung des Insassen im Unfall ermöglicht, wodurch wiederum die Insassenbelastung reduziert werden kann. Es hat sich dabei in der Praxis bewährt, die Kraftbegrenzungseinrichtung in Form eines plastisch verformbaren Torsionsstabes auszubilden, welcher in einem Hohlraum der Gurtwelle angeordnet ist. Der Torsionsstab ist mit einem Ende drehfest in einem Innenprofil des Hohlraumes der Gurtwelle festgelegt und mit seinem anderen Ende drehfest mit einem über eine Blockierklinke in einem Rahmen des Gurtaufrollers fahrzeugfest blockierbaren Profilkopf festgelegt. Die Kraftbegrenzungseinrichtung wird dann dadurch aktiviert, indem der Profilkopf über die Blockierklinke in Auszugsrichtung blockiert wird, und die Auszugskraft des Gurtbandes eine durch die plastische Verformungsgrenze des Torsionsstabes definierten Auszugskraft übersteigt. Nach dem Übersteigen dieser vorbestimmten Auszugskraft dreht die Gurtwelle in Auszugsrichtung gegenüber dem blockierten Profilkopf unter einer plastischen Verformung des Torsionstabes um seine Längsachse. Der Gurtaufroller ist z.B. in der B-Säule oder einem anderen Teil der Fahrzeugstruktur befestigt, welches zur Aufnahme der Rückhaltekräfte während des kraftbegrenzten Gurtbandauszuges ausgelegt ist. Modern belt retractors in seat belt systems of motor vehicles have, in addition to various other functions, a force limiting device as a central function, which enables a force-limited belt pull-out if the belt shaft of the belt retractor is blocked. The force-limited webbing extension enables the occupant to move forward in a force-limited manner in the event of an accident, which in turn can reduce the load on the occupants. It has proven useful in practice to design the force limiting device in the form of a plastically deformable torsion bar, which is arranged in a cavity in the belt shaft. The torsion bar is fixed with one end in a rotationally fixed manner in an inner profile of the cavity of the belt shaft and with its other end in a rotationally fixed manner with a profile head that can be blocked in a vehicle-mounted manner via a blocking pawl in a frame of the belt retractor. The force limiting device is then activated by blocking the profile head in the pull-out direction via the blocking pawl, and the pull-out force of the webbing exceeds a pull-out force defined by the plastic deformation limit of the torsion bar. After this predetermined pull-out force has been exceeded, the belt shaft rotates in the pull-out direction relative to the blocked profile head, with a plastic deformation of the torsion bar about its longitudinal axis. The belt retractor is, for example, attached to the B-pillar or another part of the vehicle structure that is designed to absorb the restraining forces during the force-limited belt extension.
In modernen Kraftfahrzeugen, welche gezielt mit autonomen Fahrfunktionen ausgestattet sind, ist es das Bestreben, dem Insassen zusätzliche Bewegungsfreiheiten zu ermöglichen, damit er die durch das autonome Fahren gewonnenen Freiheiten z.B. zu Ruhephasen, zu einer intensiveren Unterhaltung mit den weiteren Insassen oder auch zum Arbeiten nutzen kann. Hierzu sollen die Sitze möglichst variabel sein, wodurch die feste räumliche Zuordnung des Fahrzeugsitzes und des darauf sitzenden Insassen zu der Fahrzeugstruktur aufgehoben wird. Aus diesem Grunde ist es in diesem Fall sinnvoll, den Gurtaufroller der Sicherheitsgurteinrichtung in den Fahrzeugsitz zu integrieren, so dass der davon ausgezogene Sicherheitsgurt immer in einer festen räumlichen Zuordnung zu dem auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Insassen unabhängig von der Stellung und Ausrichtung des Fahrzeugsitzes angeordnet ist.In modern motor vehicles that are specifically equipped with autonomous driving functions, the aim is to give the occupant additional freedom of movement so that they can use the freedom gained through autonomous driving, for example to rest, have more intensive conversations with the other occupants or even to work can. For this purpose, the seats should be as variable as possible, which eliminates the fixed spatial assignment of the vehicle seat and the occupant sitting on it to the vehicle structure becomes. For this reason, it makes sense in this case to integrate the belt retractor of the seat belt device into the vehicle seat, so that the seat belt pulled out from it is always arranged in a fixed spatial relationship to the occupant sitting on the vehicle seat, regardless of the position and orientation of the vehicle seat.
Ein Problem dabei ist es, dass der in dem Fahrzeugsitz zur Verfügung stehenden Freiraum zur Befestigung des Gurtaufrollers begrenzt ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Fahrzeugsitz aus ästhetischen Gründen oder aus Gründen eines geringeren zur Verfügung stehenden Bauraumes in dem Fahrzeuginnenraum mit einer möglichst dünn ausgeführten Rückenlehne oder Sitzfläche ausgeführt sein soll. Der Gurtaufroller mit dem in der Gurtwelle angeordneten Torsionsstab kann jedoch hinsichtlich dieser Anforderungen nur begrenzt kleiner ausgeführt werden, da die Gurtwelle mit dem darin angeordneten Torsionsstab und dem darauf aufgewickelten Wickel des Sicherheitsgurtes einen vergleichsweisen großen Außendurchmesser aufweist. One problem here is that the free space available in the vehicle seat for attaching the belt retractor is limited. This is particularly the case if the vehicle seat is to be designed with a backrest or seat that is as thin as possible for aesthetic reasons or for reasons of a smaller available installation space in the vehicle interior. However, the belt retractor with the torsion bar arranged in the belt shaft can only be made smaller to a limited extent with regard to these requirements, since the belt shaft with the torsion bar arranged therein and the coil of the seat belt wound on it has a comparatively large outer diameter.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gurtaufroller mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung zu schaffen, welcher auch in einem schmaleren Bauraum eines Kraftfahrzeuges und insbesondere in einer schmaleren Rückenlehne oder Sitzfläche eines Fahrzeugsitzes angeordnet werden kann. Against this background, the invention is based on the object of creating a belt retractor with a force limiting device, which can also be arranged in a narrower installation space of a motor vehicle and in particular in a narrower backrest or seat of a vehicle seat.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Gurtaufroller mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Weiterentwicklungen sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen. To solve the problem, a belt retractor with the features of claim 1 is proposed. Further preferred developments can be found in the subclaims, the figures and the associated description.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kraftbegrenzungseinrichtung außerhalb der Gurtwelle angeordnet ist und sich an dem Rahmen des Gurtaufrollers abstützt, und die Blockiereinrichtung die Gurtwelle bei einer Aktivierung gegenüber einem kraftschlüssig mit der Kraftbegrenzungseinrichtung verbundenen Verzahnungsring blockiert. According to the basic idea of the invention, it is proposed that the force limiting device is arranged outside the belt shaft and is supported on the frame of the belt retractor, and the blocking device blocks the belt shaft when activated against a toothed ring which is non-positively connected to the force limiting device.
Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Kraftbegrenzungseinrichtung nicht mehr innerhalb der Gurtwelle angeordnet ist, so dass die Gurtwelle mit einem wesentlich kleineren Außendurchmesser ausgeführt werden. Die Gurtwelle ist in ihren Außenabmaßen das Bauteil, welches für die Breite oder Dicke des Gurtaufrollers senkrecht zu der Drehachse der Gurtwelle entscheidend ist, da diese das größte Bauteil des Gurtaufrollers in dem Rahmen ist. Damit kann der gesamte Gurtaufroller aufgrund der verkleinerten Gurtwelle insgesamt schmaler oder dünner ausgeführt werden und damit auch in einem Bauraum des Fahrzeuges mit einer geringeren Tiefe, wie z.B. in einer schmaleren Rückenlehne eine Fahrzeugsitzes befestigt werden. Der Außendurchmesser der Gurtwelle wird dann lediglich durch den Wickel des darauf aufgewickelten Sicherheitsgurtes vergrößert. Die Kraftbegrenzungseinrichtung ist außerhalb der Gurtwelle angeordnet und stützt sich an dem Rahmen des Gurtaufrollers ab. Zur Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung ist ein Verzahnungsring vorgesehen ist, gegenüber dem die Blockiereinrichtung die Gurtwelle bei einer Aktivierung blockiert. Die Blockiereinrichtung blockiert die Gurtwelle damit nicht mehr wie bisher gegenüber einer rahmenfesten Verzahnung, sondern stattdessen in den zusätzlich vorgesehenen Verzahnungsring, welcher kraftschlüssig mit der Kraftbegrenzungseinrichtung verbunden ist. Die Blockiereinrichtung blockiert die Gurtwelle damit nicht mehr unmittelbar gegenüber dem Rahmen, sondern stattdessen gegenüber dem Verzahnungsring, der sich an der Kraftbegrenzungseinrichtung abstützt, welche sich wiederum am Rahmen mittelbar oder unmittelbar abstützt. The advantage of the invention can be seen in the fact that the force limiting device is no longer arranged within the belt shaft, so that the belt shaft has a significant smaller outside diameter can be carried out. In terms of its external dimensions, the belt shaft is the component which is crucial for the width or thickness of the belt retractor perpendicular to the axis of rotation of the belt shaft, since this is the largest component of the belt retractor in the frame. This means that the entire belt retractor can be made narrower or thinner overall due to the reduced belt shaft and can therefore also be fastened in an installation space of the vehicle with a smaller depth, such as in a narrower backrest of a vehicle seat. The outer diameter of the belt shaft is then only increased by the coil of the seat belt wound on it. The force limiting device is arranged outside the belt shaft and is supported on the frame of the belt retractor. To activate the force limiting device, a toothed ring is provided, against which the blocking device blocks the belt shaft when activated. The blocking device no longer blocks the belt shaft in relation to a toothing fixed to the frame, as was previously the case, but instead in the additionally provided toothing ring, which is non-positively connected to the force limiting device. The blocking device therefore no longer blocks the belt shaft directly in relation to the frame, but instead in relation to the toothed ring, which is supported on the force limiting device, which in turn is supported directly or indirectly on the frame.
Dabei kann der Gurtaufroller besonders schmal ausgeführt werden, indem die Gurtwelle als Vollwelle ausgebildet ist. Der Begriff Vollwelle ist dabei so zu verstehen, dass in der Gurtwelle keine weiteren Bauteile vorhanden sind. Die Gurtwelle kann aber selbstverständlich zusätzliche gewichtsreduzierende Aussparungen und Hohlräume aufweisen, sofern die Steifigkeit der Gurtwelle dies in Bezug auf die aufzunehmenden Kräfte zulässt. The belt retractor can be made particularly narrow by designing the belt shaft as a solid shaft. The term solid shaft is to be understood to mean that there are no other components in the belt shaft. The belt shaft can of course have additional weight-reducing recesses and cavities, provided that the rigidity of the belt shaft allows this in relation to the forces to be absorbed.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Rahmen U-förmig mit einer Grundplatte und zwei parallel davon vorstehenden Schenkeln ausgebildet ist, und die Gurtwelle in den gegenüberliegenden Schenkeln des Rahmens drehbar gelagert ist. Der Gurtaufroller kann z.B. über die Grundplatte an dem Fahrzeugsitz oder der Fahrzeugstruktur befestigt werden, während die Schenkel der Lagerung der Gurtwelle dienen. Der vorgeschlagene Aufbau ermöglicht eine besonders leicht bauende Ausführungsform des Gurtaufrollers. Weiter wird vorgeschlagen, dass in der Grundplatte des Rahmens in einem der Gurtwelle gegenüberliegenden Abschnitt eine Aussparung vorgesehen ist. Durch die Aussparung in der Grundplatte kann die Gurtwelle in dem Rahmen näher zu der Grundplatte angeordnet werden, ohne dass der auf der Gurtwelle aufwickelte Sicherheitsgurt an der Grundplatte anläuft. Die Aussparung ist bevorzugt rechteckig und breiter als der Gurtwickel auf der Gurtwelle bemessen, so dass der Gurtwickel beim Aufwickeln des Sicherheitsgurtes und einer dadurch begründeten Durchmesservergrößerung in die Aussparung eintreten kann und nicht an der Grundplatte anläuft. Je nach der Anordnung der Gurtwelle kann die Höhe der Aussparung größer oder kleiner bemessen sein, so dass der Gurtwickel nur mit einem kleinen Abschnitt seines Umfanges oder auch mit einem sehr viel größeren Abschnitt seines Umfanges durch die Aussparung der Grundplatte hindurchragen kann. It is further proposed that the frame is U-shaped with a base plate and two legs protruding parallel therefrom, and the belt shaft is rotatably mounted in the opposite legs of the frame. The belt retractor can, for example, be attached to the vehicle seat or the vehicle structure via the base plate, while the legs serve to support the belt shaft. The proposed structure enables a particularly lightweight embodiment of the belt retractor. It is further proposed that a recess is provided in the base plate of the frame in a section opposite the belt shaft. Due to the recess in the base plate, the belt shaft can be arranged in the frame closer to the base plate without the seat belt wound on the belt shaft coming into contact with the base plate. The recess is preferably rectangular and wider than the belt wrap on the belt shaft, so that when the seat belt is wound up and the resulting increase in diameter, the belt wrap can enter the recess and does not hit the base plate. Depending on the arrangement of the belt shaft, the height of the recess can be larger or smaller, so that the belt wrap can only protrude through the recess in the base plate with a small portion of its circumference or with a much larger portion of its circumference.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Schenkel eine von der Grundplatte ausgehende Höhe aufweisen, welche kleiner als der Außendurchmesser der Gurtwelle mit dem darauf aufgewickelten Wickel des Sicherheitsgurtes ist. Der Gurtaufroller kann damit in der Erstreckung der Schenkel schmaler ausgeführt werden und damit zur Anordnung in schmaleren Bauräumen speziell ausgebildet werden. It is further proposed that the legs have a height starting from the base plate, which is smaller than the outer diameter of the belt shaft with the coil of the seat belt wound on it. The belt retractor can therefore be made narrower in the extension of the legs and can therefore be specially designed for arrangement in narrower installation spaces.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Rahmen durch zusätzliche, die Schenkel miteinander verbindende Stege versteift ist. Der Rahmen dient aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung nicht nur zur Lagerung der Gurtwelle und zur Befestigung des Gurtaufrollers am Fahrzeug bzw. Fahrzeugsitz, sondern zusätzlich auch zur Abstützung der Kraftbegrenzungseinrichtung. Damit wird der Rahmen in sich deutlich höher belastet. Damit der Rahmen zur Aufnahme der Kräfte nicht dicker ausgeführt werden muss, aber gleichzeitig die erforderliche Steifigkeit zur Aufnahme der zusätzlichen Kräfte aufweist und sich bei der Belastung nicht verformt, ist dieser durch die Stege zusätzlich versteift. It is further proposed that the frame is stiffened by additional webs connecting the legs to one another. Due to the solution according to the invention, the frame not only serves to support the belt shaft and to attach the belt retractor to the vehicle or vehicle seat, but also to support the force limiting device. This puts a significantly higher load on the frame. So that the frame does not have to be thicker to absorb the forces, but at the same time has the necessary rigidity to absorb the additional forces and does not deform under the load, it is additionally stiffened by the webs.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kraftbegrenzungseinrichtung einen ersten Torsionsstab aufweist, welcher mit einem ersten Ende kraftschlüssig mit dem Verzahnungsring und mit seinem zweiten Ende gegenüber den Rahmen festgelegt ist. Torsionsstäbe haben sich grundsätzlich zur Verwirklichung der Kraftbegrenzungseinrichtung bewährt, da sie bei einem sehr kleinen Bauraumbedarf durch eine plastische Verformung vergleichsweise viel Energie vernichten können und damit ein entsprechend hohes Kraftbegrenzungsniveau ermöglichen. Der Torsionsstab ist dann gemäß der vorgeschlagenen Lösung nicht in der Gurtwelle, sondern stattdessen an dem Rahmen außerhalb der Gurtwelle angeordnet, wobei er durch seine Stabform bauraumgünstig benachbart zu der Gurtwelle angeordnet werden kann. It is further proposed that the force limiting device has a first torsion bar, which has a first end in a non-positive manner with the toothed ring and with its second end is fixed opposite the frame. Torsion bars have generally proven useful for implementing the force limiting device, since they can dissipate a comparatively large amount of energy through plastic deformation with a very small space requirement and thus enable a correspondingly high level of force limitation. According to the proposed solution, the torsion bar is then not arranged in the belt shaft, but instead on the frame outside the belt shaft, whereby its rod shape allows it to be arranged adjacent to the belt shaft in a space-saving manner.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kraftbegrenzungseinrichtung wenigstens einen zweiten Torsionsstab aufweist, welcher mit einem ersten Ende kraftschlüssig mit dem Verzahnungsring und mit seinem zweiten Ende gegenüber den Rahmen festgelegt ist. Durch den zweiten Torsionsstab und seine parallele Anordnung zu dem ersten Torsionsstab kann das Kraftbegrenzungsniveau erhöht werden, es kann also ein hohes Kraftbegrenzungsniveau durch eine Parallelwirkung von zwei oder mehreren kleineren Torsionsstäben erreicht werden. It is further proposed that the force limiting device has at least one second torsion bar, which is fixed with a first end in a non-positive manner with the toothed ring and with its second end in relation to the frame. The force limitation level can be increased by the second torsion bar and its parallel arrangement to the first torsion bar, i.e. a high force limitation level can be achieved by a parallel action of two or more smaller torsion bars.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der zweite Torsionsstab über eine Schalteinrichtung aktivierbar oder deaktivierbar ist. Durch den zweiten Torsionsstab und die ihm zugeordnete Schalteinrichtung kann das Kraftbegrenzungsniveau aktiv durch das Schalten der Schalteinrichtung verändert werden. It is further proposed that the second torsion bar can be activated or deactivated via a switching device. Through the second torsion bar and the switching device assigned to it, the force limitation level can be actively changed by switching the switching device.
Sofern sowohl ein erster als auch mindestens ein zweiter Torsionsstab vorgesehen sind, wird weiter vorgeschlagen, dass der zweite Torsionsstab eine höhere oder niedrigere plastische Verformungsgrenze als der erste Torsionsstab oder dass der zweite Torsionsstab eine gleiche plastische Verformungsgrenze wie der erste Torsionsstab aufweist. Durch die höhere, niedrigere oder gleiche Verformungsgrenze des zweiten Torsionsstabes und dessen Schaltung kann ein bevorzugt gestufter Kraftbegrenzungsverlauf verwirklicht werden, wobei der Kraftbegrenzungsverlauf je nach der Schaltung der Schalteinrichtung progressiv oder degressiv gestuft ausgebildet sein kann. Sofern der erste Torsionsstab z.B. ein Kraftbegrenzungsniveau von 2 kN und der zweite Torsionsstab ein Kraftbegrenzungsniveau von 4 kN aufweist, ergibt sich in der Anfangsphase der Kraftbegrenzung ein Kraftbegrenzungsniveau von 6 kN, indem beide Torsionsstäbe gleichzeitig verformt werden und sich die Kraftbegrenzungsniveaus ad- dieren. Sofern der zweite Torsionsstab schaltbar ist und nach einer vorbestimmten Auszugslänge durch eine Betätigung der Schalteinrichtung geschaltet wird, sinkt das Kraftbegrenzungsniveau dann von 6 kN auf 2kN und der erste Torsionsstab bewirkt die Kraftbegrenzung alleine. Durch die Bemessung der Kraftbegrenzungsniveaus der beiden Torsionsstäbe und die Schaltung des zweiten Torsionsstabes können damit verschiedene gestufte, degressive Kraftbegrenzungsverläufe verwirklicht werden. If both a first and at least a second torsion bar are provided, it is further proposed that the second torsion bar has a higher or lower plastic deformation limit than the first torsion bar or that the second torsion bar has the same plastic deformation limit as the first torsion bar. Due to the higher, lower or equal deformation limit of the second torsion bar and its circuit, a preferably graduated force limiting course can be achieved, the force limiting course being able to be progressively or degressively stepped depending on the switching of the switching device. If, for example, the first torsion bar has a force limitation level of 2 kN and the second torsion bar has a force limitation level of 4 kN, in the initial phase of force limitation there is a force limitation level of 6 kN in that both torsion bars are deformed at the same time and the force limitation levels are adjusted. dieren. If the second torsion bar is switchable and is switched after a predetermined extension length by actuating the switching device, the force limitation level then drops from 6 kN to 2kN and the first torsion bar effects the force limitation alone. By dimensioning the force limitation levels of the two torsion bars and switching the second torsion bar, various stepped, degressive force limitation courses can be achieved.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Torsionsstäbe zwischen den Schenkeln mit ihren Längsachsen parallel zu der Drehachse der Gurtwelle angeordnet sind. Damit können die Torsionsstäbe besonders kompakt und bauraumsparend parallel zu der Gurtwelle unter Ausnutzung des seitlichen Freiraumes neben der Gurtwelle angeordnet werden. Ferner muss die Drehbewegung der Gurtwelle nicht in eine andere Richtung umgelenkt werden. It is further proposed that the torsion bars be arranged between the legs with their longitudinal axes parallel to the axis of rotation of the belt shaft. This means that the torsion bars can be arranged in a particularly compact and space-saving manner parallel to the belt shaft, making use of the lateral free space next to the belt shaft. Furthermore, the rotational movement of the belt shaft does not have to be redirected in a different direction.
Weiter wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Verzahnungsring und der Kraftbegrenzungseinrichtung ein die Drehbewegung der Gurtwelle in eine höhere Drehzahl übersetzendes Übersetzungsgetriebe vorgesehen ist. Durch das Übersetzungsgetriebe drehen die Torsionsstäbe bei der Verformung schneller als die Gurtwelle. Damit können kleinere und dünnere Torsionsstäbe mit einer entsprechend hohen Verformungssteifigkeit gewählt werden, welche durch die Erhöhung der Drehzahl mehr Energie vernichten. Damit kann ein vorbestimmtes Kraftbegrenzungsniveau auch unter Verwendung dünnerer Torsionsstäbe erreicht werden. It is further proposed that a transmission gear that translates the rotational movement of the belt shaft into a higher speed is provided between the toothed ring and the force limiting device. Due to the transmission gear, the torsion bars rotate faster than the belt shaft during deformation. This means that smaller and thinner torsion bars with a correspondingly high deformation stiffness can be selected, which dissipate more energy by increasing the speed. This means that a predetermined force limitation level can also be achieved using thinner torsion bars.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Übersetzungsgetriebe durch ein oder mehrere Zahnräder gebildet ist, welche parallel zu der Drehachse der Gurtwelle ausgerichtete Drehachsen aufweisen, wobei eines der Zahnräder mit dem Verzahnungsring in einem Verzahnungseingriff steht. Durch die vorgeschlagene Lösung kann die Drehbewegung des Verzahnungsringes in einer sehr kompakten Bauform des Getriebes ohne eine Umlenkung auf die Kraftbegrenzungseinrichtung übertragen werden. Sofern die Kraftbegrenzungseinrichtung in Form eines oder mehrere Torsionsstäbe ausgebildet ist, kann die Drehbewegung damit besonders einfach in eine Drehbewegung der Torsionsstäbe übertragen werden. Dabei können die Torsi- onsstäbe für eine besonders kompakte Bauform mit ihren Längsachsen parallel zu der Drehachse der Gurtwelle angeordnet sein. It is further proposed that the transmission gear is formed by one or more gears, which have axes of rotation aligned parallel to the axis of rotation of the belt shaft, one of the gears being in a toothing engagement with the toothed ring. The proposed solution allows the rotational movement of the toothed ring to be transmitted to the force limiting device in a very compact design of the transmission without a deflection. If the force limiting device is designed in the form of one or more torsion bars, the rotational movement can be particularly easily transferred into a rotational movement of the torsion bars. The torsos can onsstabe for a particularly compact design with their longitudinal axes parallel to the axis of rotation of the belt shaft.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das oder die Zahnräder des Übersetzungsgetriebes in einer Ebene mit dem Verzahnungsring angeordnet ist oder sind. Das Übersetzungsgetriebe bildet damit eine flache ebene Baugruppe, welche z.B. an der Außenseite einer der Schenkel des Rahmens angeordnet werden kann. It is further proposed that the gear or gears of the transmission gear is or are arranged in a plane with the toothed ring. The transmission gear thus forms a flat, flat assembly, which can be arranged, for example, on the outside of one of the legs of the frame.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt The invention is explained below using a preferred embodiment with reference to the attached figures. This shows
Fig. 1 und 2: einen erfindungsgemäßen Gurtaufroller in verschiedenen Perspektiven ohne den Sicherheitsgurt; 1 and 2: a belt retractor according to the invention in different perspectives without the seat belt;
Fig. 3 und 4: den Gurtaufroller mit der Kraftbegrenzungseinrichtung in verschiedenen Schaltzuständen. Fig. 3 and 4: the belt retractor with the force limiting device in different switching states.
In den Figuren 1 und 2 ist der erfindungsgemäße Gurtaufroller 1 mit einem Rahmen 2, einer darin drehbar gelagerten Gurtwelle 3 und einer Kraftbegrenzungseinrichtung 4 zu erkennen. Der auf der Gurtwelle 3 aufwickelbare Sicherheitsgurt wurde im Sinne einer verbesserten Erkennbarkeit der Teile weggelassen. Der Rahmen 2 ist U-förmig mit einer Grundplatte 27 und zwei davon vorstehenden parallel zueinander angeordneten Stegen 23 und 24 ausgebildet und zusätzlich durch zwei die Schenkel 23 und 24 miteinander verbindende Stege 25 und 26 versteift. Die Gurtwelle 3 ist in den Schenkeln 23 und 24 drehbar gelagert. Ferner stützt sich die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 an dem Rahmen 2 unmittelbar oder mittelbar z.B. über den Antrieb eines daran befestigten nicht dargestellten reversiblen Gurtstraffers ab. Die Grundplatte 27 des Rahmens 2 weist eine Aussparung 29 auf, welche so angeordnet ist, dass sie der Gurtwelle 3 gegenüberliegt. Ferner sind die Schenkel 23 und 24 in der von der Grundplatte 27 ausgehenden Höhe H so bemessen, dass ihre Höhe H kleiner oder gleich dem Durchmesser D der Gurtwelle plus dem Wickel des darauf vollständig aufgewickelten Sicherheitsgurtes ist. Damit kann der Rahmen 2 in der Höhe der Schenkel 23 und 24 kleiner ausge- führt werden, indem der Wickel des vollständig aufgewickelten Sicherheitsgurtes geringfügig in die Grundplatte 27 hineinragen bzw. durch diese hindurchragen kann. Die Schwächung des Rahmens 2 durch die Aussparung 29 kann durch die Erhöhung der Steifigkeit durch die Stege 25 und 26 kompensiert werden. In Figures 1 and 2, the belt retractor 1 according to the invention can be seen with a frame 2, a belt shaft 3 rotatably mounted therein and a force limiting device 4. The seat belt that can be wound on the belt shaft 3 has been omitted in order to improve the visibility of the parts. The frame 2 is U-shaped with a base plate 27 and two webs 23 and 24 protruding parallel to one another and is additionally stiffened by two webs 25 and 26 connecting the legs 23 and 24 to one another. The belt shaft 3 is rotatably mounted in the legs 23 and 24. Furthermore, the force limiting device 4 is supported on the frame 2 directly or indirectly, for example via the drive of a reversible belt tensioner (not shown) attached thereto. The base plate 27 of the frame 2 has a recess 29, which is arranged so that it lies opposite the belt shaft 3. Furthermore, the legs 23 and 24 are dimensioned in the height H extending from the base plate 27 so that their height H is less than or equal to the diameter D of the belt shaft plus the coil of the seat belt completely wound on it. This means that the frame 2 can be made smaller in terms of the height of the legs 23 and 24. can be performed in that the coil of the fully wound seat belt can protrude slightly into the base plate 27 or protrude through it. The weakening of the frame 2 through the recess 29 can be compensated for by increasing the rigidity through the webs 25 and 26.
An der Gurtwelle 3 ist eine Blockiereinrichtung 5 in Form einer schwenkbar gelagerten Blockierklinke vorgesehen, deren Bewegung durch eine in Aufwickelrichtung der Gurtwelle 3 federbelastete, nicht dargestellte Steuerscheibe gesteuert wird. Die Steuerscheibe wird bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Auszugsbeschleunigung des Sicherheitsgurtes oder dem Überschreiten einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerung, welche über eine entsprechenden WS-Sensoreinrichtung und CS-Sensoreinrichtung erkannt werden, gegenüber der Gurtwelle 3 angehalten, und die Blockierklinke wird daraufhin zu einer Aussteuerbewegung gegenüber der Gurtwelle 3 gezwungen. Die Blockierklinke schwenkt daraufhin aus und steuert in eine Innenverzahnung 11 eines Verzahnungsringes 8 ein. A blocking device 5 in the form of a pivotally mounted blocking pawl is provided on the belt shaft 3, the movement of which is controlled by a control disk (not shown) which is spring-loaded in the winding direction of the belt shaft 3. The control disk is stopped relative to the belt shaft 3 when a predetermined pull-out acceleration of the seat belt is exceeded or a predetermined vehicle deceleration, which is detected via a corresponding WS sensor device and CS sensor device, is exceeded, and the blocking pawl then becomes a control movement relative to the belt shaft 3 forced. The blocking pawl then swings out and moves into an internal toothing 11 of a toothing ring 8.
Der Verzahnungsring 8 greift mit einer Außenverzahnung 12 in eine Verzahnung 13 eines ersten Zahnrades 9 ein, dass mit seiner Verzahnung 13 wiederum mit einer Verzahnung 14 eines zweiten Zahnrades 10 kämmt. Das erste Zahnrad 9 ist mit einem ersten Ende 15 eines ersten Torsionsstabes 6 drehfest verbunden, und das zweite Zahnrad 10 ist mit einem ersten Ende 17 eines zweiten Torsionsstabes 7 drehfest verbunden. Der erste Torsionsstab 6 und der zweite Torsionsstab 7 stützen sich mit ihren zweiten Enden 21 und 22 jeweils über weitere Zahnräder an dem Rahmen 2 des Gurtaufrollers 1 ab. Damit sind die zweiten Enden 21 und 22 der Torsionsstäbe 6 und 7 als rahmenfest bzw. fahrzeugfest anzusehen. The toothed ring 8 engages with an external toothing 12 in a toothing 13 of a first gear 9, which in turn meshes with its toothing 13 with a toothing 14 of a second gear 10. The first gear 9 is connected in a rotationally fixed manner to a first end 15 of a first torsion bar 6, and the second gear 10 is connected in a rotationally fixed manner to a first end 17 of a second torsion bar 7. The first torsion bar 6 and the second torsion bar 7 are supported with their second ends 21 and 22 on the frame 2 of the belt retractor 1 via further gear wheels. The second ends 21 and 22 of the torsion bars 6 and 7 are therefore to be regarded as fixed to the frame or fixed to the vehicle.
An dem zweiten Torsionsstab 7 ist ferner eine Schalteinrichtung 20 z.B. mit einem pyrotechnisch antreibbaren Kolben vorgesehen, welche mittels eines Hebels an einer Hülse 19 angeschlossen ist. Die Hülse 19 umfasst den zweiten Torsionsstab 7 und weist an ihrer dem ersten Ende 17 des zweiten Torsionsstabes 7 zugewandten Seite vorstehende Axialfinger 18 auf, mit denen sie in entsprechende Ausnehmungen des zweiten Zahnrades 10 und des ersten Endes 17 des zweiten Torsionstabes 7 eingreift und dadurch eine drehfest Verbindung zwischen dem ersten Ende 17 des zweiten Torsionsstabes 7 und dem zweiten Zahnrad 10 bildet. Bei einer Aktivierung der Schalteinrichtung 20 wird die Hülse 19 axial in Richtung des zweiten Endes 22 des zweiten Torsionsstabes 7 verschoben, wie in der Figur 4 zu erkennen ist. Durch diese Verschiebebewegung der Hülse 19 gelangt diese mit den Axialfingern 18 außer Eingriff der Ausnehmungen, und die drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Zahnrad 10 und dem ersten Ende 17 des zweiten Torsionsstabes 7 wird aufgehoben. A switching device 20, for example with a pyrotechnically drivable piston, is also provided on the second torsion bar 7 and is connected to a sleeve 19 by means of a lever. The sleeve 19 comprises the second torsion bar 7 and has, on its side facing the first end 17 of the second torsion bar 7, protruding axial fingers 18, with which it engages in corresponding recesses in the second gear 10 and the first end 17 of the second torsion bar 7 and thereby Non-rotatable connection between the first end 17 of the second torsion bar 7 and the second gear 10 forms. When the switching device 20 is activated, the sleeve 19 is displaced axially in the direction of the second end 22 of the second torsion bar 7, as can be seen in FIG. This displacement movement of the sleeve 19 causes it to disengage from the recesses with the axial fingers 18, and the rotation-proof connection between the second gear 10 and the first end 17 of the second torsion bar 7 is canceled.
Die Rückhaltung des Insassen im Unfall erfolgt zunächst dadurch, indem die Gurtwelle 3 bei dem Überschreiten der vorbestimmten Auszugsbeschleunigung des Sicherheitsgurtes oder dem Überschreiten der vorbestimmten Fahrzeugverzögerung durch Einsteuern der Blockierklinke in die Innenverzahnung 11 gegenüber dem Verzahnungsring 8 blockiert wird. Wenn die über den Sicherheitsgurt auf die Gurtwelle 3 dabei ausgeübte Zugkraft anschließend einen durch die Bemessung der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 definierten Wert überschreitet, beginnt die Gurtwelle 3 mit dem Verzahnungsring 8 unter Aktivierung der Kraftbegrenzungseinrichtung 4 in Auszugsrichtung des Sicherheitsgurtes zu drehen, wobei der Insasse eine kraftbegrenzte Vorverlagerung mit einer reduzierten Insassenbelastung ausführt. The occupant is initially restrained in an accident by blocking the belt shaft 3 relative to the toothed ring 8 when the predetermined pull-out acceleration of the seat belt is exceeded or the predetermined vehicle deceleration is exceeded by controlling the blocking pawl into the internal toothing 11. If the tensile force exerted on the belt shaft 3 via the seat belt subsequently exceeds a value defined by the dimensioning of the force limiting device 4, the belt shaft 3 begins to rotate with the toothed ring 8 in the extension direction of the seat belt while activating the force limiting device 4, with the occupant experiencing a force-limited forward displacement with a reduced occupant load.
Der erste Torsionsstab 6 und der zweite Torsionsstab 7 sind parallel zueinander angeordnet und werden in der Anfangsphase der kraftbegrenzten Vorwärtsverlagerung des Insassen gleichzeitig plastisch verformt, indem die ersten Enden 15 und 17 der beiden Torsionsstäbe 6 und 7 gegenüber den rahmenfest blockierten zweiten Enden 21 und 22 drehen. Dabei addieren sich die in den beiden Torsionsstäben 6 und 7 vernichteten Energien zu einem höheren Kraftbegrenzungsniveau. Sofern die Torsionsstäbe 6 und 7 identisch sind, wird das Kraftbegrenzungsniveau verdoppelt. Bei einer Betätigung der Schalteinrichtung 20 wird die drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Zahnrad 10 und dem ersten Ende 17 des zweiten Torsionsstabes 7 aufgehoben, so dass der zweite Torsionsstab 7 anschließend nicht mehr plastisch verformt wird. Das Kraftbegrenzungsniveau wird dann entsprechend dem Anteil des Kraftbegrenzungsniveaus des zweiten Torsionsstabes 7 gesenkt. Damit ergibt sich ein gestufter, degressiver Verlauf des Kraftbegrenzungsniveaus während der kraftbegrenzten Vorverlagerung des Insassen. Die Torsionsstäbe 6 und 7 sind so ausgerichtet, dass ihre Längsachsen parallel zu der Drehachse der Gurtwelle 3 ausgerichtet sind. Damit kann die Drehbewegung der Gurtwelle 3 durch ein Übersetzungsgetriebe, gebildet durch den Verzahnungsring 8 und die beiden Zahnrädern 9 und 10 mit parallel zu den Längsachsen der Torsionsstäbe 6 und 7 und der Drehachse der Gurtwelle 3 ausgerichteten Drehachsen, aus einer langsameren Drehbewegung der Gurtwelle 3 in eine schnellere Drehbewegung der ersten Enden 15 und 17 der beiden Torsionsstäbe 6 und 7 übersetzt werden. Dabei sind der Verzahnungsring 8 und die beiden Zahnräder 9 und 10 in einer kompakten Bauweise in einer Ebene an der Außenseite des Schenkels 24 des Rahmens 2 angeordnet. The first torsion bar 6 and the second torsion bar 7 are arranged parallel to one another and are simultaneously plastically deformed in the initial phase of the force-limited forward displacement of the occupant by the first ends 15 and 17 of the two torsion bars 6 and 7 rotating relative to the second ends 21 and 22, which are blocked fixed to the frame . The energies dissipated in the two torsion bars 6 and 7 add up to a higher force limitation level. If the torsion bars 6 and 7 are identical, the force limitation level is doubled. When the switching device 20 is actuated, the rotationally fixed connection between the second gear 10 and the first end 17 of the second torsion bar 7 is canceled, so that the second torsion bar 7 is then no longer plastically deformed. The force limitation level is then reduced in accordance with the proportion of the force limitation level of the second torsion bar 7. This results in a stepped, degressive course of the force limitation level during the force-limited forward displacement of the occupant. The torsion bars 6 and 7 are aligned so that their longitudinal axes are aligned parallel to the axis of rotation of the belt shaft 3. This means that the rotational movement of the belt shaft 3 can be achieved by a transmission gear, formed by the toothed ring 8 and the two gears 9 and 10 with axes of rotation aligned parallel to the longitudinal axes of the torsion bars 6 and 7 and the axis of rotation of the belt shaft 3, from a slower rotational movement of the belt shaft 3 a faster rotational movement of the first ends 15 and 17 of the two torsion bars 6 and 7 can be translated. The toothed ring 8 and the two gears 9 and 10 are arranged in a compact design in one plane on the outside of the leg 24 of the frame 2.
Die beiden Zahnräder 9 und 10 weisen jeweils ein Innenprofil 16 und 28 auf, wobei das erste Ende 15 des ersten Torsionsstabes 6 unmittelbar in dem Innenprofil 16 des ersten Zahnrades 9 drehfest festgelegt ist, und das erste Ende 17 des zweiten Torsionsstabes 7 über die Hülse 19 drehfest mit dem zweiten Zahnrad 10 verbunden ist. Dabei greift die Hülse 19 mit den Axialfingern 18 in das Innenprofil 28 des zweiten Zahnrades 10 und das Außenprofil des ersten Endes 17 des zweiten Torsionsstabes 7, und stellt so die Verbindung zwischen den beiden Teilen her. The two gears 9 and 10 each have an inner profile 16 and 28, with the first end 15 of the first torsion bar 6 being fixed in a rotationally fixed manner directly in the inner profile 16 of the first gear 9, and the first end 17 of the second torsion bar 7 via the sleeve 19 is connected in a rotationally fixed manner to the second gear 10. The sleeve 19 engages with the axial fingers 18 in the inner profile 28 of the second gear 10 and the outer profile of the first end 17 of the second torsion bar 7, and thus establishes the connection between the two parts.
Ferner ist der Gurtaufroller 1 zusätzlich durch die beiden Stege 25 und 26 versteift. Die Stege 25 und 26 sind ebenfalls parallel zu der Drehachse der Gurtwelle 3 und zu den Längsachsen der Torsionsstäbe 6 und 7 ausgerichtet. Damit versteifen die Stege 25 und 26 den Gurtaufroller 1 bzw. den Rahmen 2 insbesondere gegenüber den von den Torsionsstäben 6 und 7 bei der plastischen Verformung ausgeübten Druckkräften. Furthermore, the belt retractor 1 is additionally stiffened by the two webs 25 and 26. The webs 25 and 26 are also aligned parallel to the axis of rotation of the belt shaft 3 and to the longitudinal axes of the torsion bars 6 and 7. The webs 25 and 26 thus stiffen the belt retractor 1 and the frame 2, in particular against the compressive forces exerted by the torsion bars 6 and 7 during the plastic deformation.
Die Kraftbegrenzungseinrichtung 4 ist bewusst aus der Gurtwelle 3 heraus in einen an die Gurtwelle 3 angrenzenden Freiraum des Rahmens 2 verlegt, so dass die Gurtwelle 3 selbst mit einem entsprechend kleineren Außendurchmesser ausgebildet werden kann. Die Gurtwelle 3 kann sogar als Vollwelle ausgebildet sein, in welcher keine weiteren Bauteile mehr angeordnet sind. Selbstverständlich kann die Gurtwelle 3 aber auch in diesem Fall gewichtsreduzierende Aussparungen oder Freiräume oder einen Freiraum zur Halterung einen Gurtstiftes mit einem daran befestigten Ende des Sicherheitsgurtes aufweisen The force limiting device 4 is deliberately moved out of the belt shaft 3 into a free space of the frame 2 adjacent to the belt shaft 3, so that the belt shaft 3 itself can be designed with a correspondingly smaller outside diameter. The belt shaft 3 can even be designed as a solid shaft in which no further components are arranged. Of course, in this case too, the belt shaft 3 can have weight-reducing recesses or free spaces or a free space for holding a belt pin with an end of the seat belt attached to it

Claims

Ansprüche: Expectations:
1. Gurtaufroller (1) für eine Sicherheitsgurteinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit -einer drehbar in einem Rahmen (2) gelagerten Gurtwelle (3), auf der ein Sicherheitsgurt der Sicherheitsgurteinrichtung aufwickelbar ist, und 1. Belt retractor (1) for a seat belt device of a motor vehicle with a belt shaft (3) rotatably mounted in a frame (2) on which a seat belt of the seat belt device can be wound, and
-einer Blockiereinrichtung (5), welche die Gurtwelle (3) bei einer Aktivierung in Auszugsrichtung blockiert, und -a blocking device (5), which blocks the belt shaft (3) when activated in the pull-out direction, and
-einer Kraftbegrenzungseinrichtung (4), welche bei einer Aktvierung und einer blockierten Gurtwelle (3) einen kraftbegrenzten Auszug des Sicherheitsgurtes ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass -a force limiting device (4), which enables a force-limited extension of the seat belt when activated and a blocked belt shaft (3), characterized in that
-die Kraftbegrenzungseinrichtung (4) außerhalb der Gurtwelle (3) angeordnet ist und sich an dem Rahmen (2) des Gurtaufrollers (1) abstützt, und -the force limiting device (4) is arranged outside the belt shaft (3) and is supported on the frame (2) of the belt retractor (1), and
-die Blockiereinrichtung (5) die Gurtwelle (3) bei einer Aktivierung gegenüber einem kraftschlüssig mit der Kraftbegrenzungseinrichtung (4) verbundenen Verzahnungsring (8) blockiert. -the blocking device (5) blocks the belt shaft (3) when activated relative to a toothed ring (8) which is non-positively connected to the force limiting device (4).
2. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass -die Gurtwelle (3) als Vollwelle ausgebildet ist. 2. Belt retractor (1) according to claim 1, characterized in that -the belt shaft (3) is designed as a solid shaft.
3. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass -der Rahmen (2) U-Förmig mit einer Grundplatte (27) und zwei parallel davon vorstehenden Schenkeln (23,24) ausgebildet ist, und die Gurtwelle (3) in den gegenüberliegenden Schenkeln (23,24) des Rahmens (2) drehbar gelagert ist. 3. Belt retractor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the frame (2) is U-shaped with a base plate (27) and two legs (23, 24) projecting parallel thereto, and the belt shaft (3) is rotatably mounted in the opposite legs (23, 24) of the frame (2).
4. Gurtaufroller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass 4. Belt retractor according to claim 3, characterized in that
-in der Grundplatte (27) des Rahmens (2) in einem der Gurtwelle (3) gegenüberliegenden Abschnitt eine Aussparung (29) vorgesehen ist. -A recess (29) is provided in the base plate (27) of the frame (2) in a section opposite the belt shaft (3).
5. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass -die Schenkel (23,24) eine von der Grundplatte (27) ausgehende Höhe (H) aufweisen, welche kleiner als der Außendurchmesser der Gurtwelle (3) mit dem darauf aufgewi- ekelten Wickel des Sicherheitsgurtes ist. Gurtaufroller nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass -der Rahmen (2) durch zusätzliche die Schenkel (23,24) miteinander verbindende Stege (25,26) versteift ist. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass -die Kraftbegrenzungseinrichtung (4) einen ersten Torsionsstab (6) aufweist, welcher mit einem ersten Ende (15) kraftschlüssig mit dem Verzahnungsring (8) und mit seinem zweiten Ende gegenüber den Rahmen (2) festgelegt ist. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass 5. Belt retractor according to one of claims 3 or 4, characterized in that the legs (23, 24) have a height (H) extending from the base plate (27), which is smaller than the outer diameter of the belt shaft (3) with the belt on it raised disgusting wrap of the seat belt. Belt retractor according to one of claims 3 to 5, characterized in that the frame (2) is stiffened by additional webs (25, 26) connecting the legs (23, 24) to one another. Belt retractor (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that - the force limiting device (4) has a first torsion bar (6), which has a first end (15) in a non-positive manner with the toothed ring (8) and with its second end is fixed relative to the frame (2). Belt retractor (1) according to claim 7, characterized in that
-die Kraftbegrenzungseinrichtung (4) wenigstens einen zweiten Torsionsstab (7) aufweist, welcher mit einem ersten Ende (17) kraftschlüssig mit dem Verzahnungsring (8) und mit seinem zweiten Ende gegenüber den Rahmen (2) festgelegt ist. Gurtaufroller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass, -The force limiting device (4) has at least one second torsion bar (7), which is fixed with a first end (17) in a non-positive manner with the toothed ring (8) and with its second end relative to the frame (2). Belt retractor according to claim 8, characterized in that,
-der zweite Torsionsstab (7) und über eine Schalteinrichtung (20) aktivierbar oder deaktivierbar ist. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass -der zweite Torsionsstab (7) eine höhere oder niedrigere plastische Verformungsgrenze als der erste Torsionsstab (6), oder -The second torsion bar (7) can be activated or deactivated via a switching device (20). Belt retractor (1) according to one of claims 8 or 9, characterized in that - the second torsion bar (7) has a higher or lower plastic deformation limit than the first torsion bar (6), or
-der zweite Torsionsstab (7) eine gleiche plastische Verformungsgrenze wie der erste Torsionsstab (6)aufweist. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6 und nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass -The second torsion bar (7) has the same plastic deformation limit as the first torsion bar (6). Belt retractor (1) according to one of claims 3 to 6 and according to one of claims 7 to 10, characterized in that
-die Torsionsstäbe (6,7) zwischen den Schenkeln (23,24) mit ihren Längsachsen parallel zu der Drehachse der Gurtwelle (3) angeordnet sind. Gurtaufroller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass -zwischen dem Verzahnungsring (8) und der Kraftbegrenzungseinrichtung (4) ein die Drehbewegung der Gurtwelle (3) in eine höhere Drehzahl übersetzendes Übersetzungsgetriebe vorgesehen ist. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass -The torsion bars (6,7) are arranged between the legs (23,24) with their longitudinal axes parallel to the axis of rotation of the belt shaft (3). Belt retractor (1) according to one of claims 1 to 11, characterized in that a transmission gear which translates the rotational movement of the belt shaft (3) into a higher speed is provided between the toothed ring (8) and the force limiting device (4). Belt retractor (1) according to claim 12, characterized in that
-das Übersetzungsgetriebe durch ein oder mehrere Zahnräder (9,10) gebildet ist, welche parallel zu der Drehachse der Gurtwelle (3) ausgerichtete Drehachsen aufweisen, wobei -eines der Zahnräder (9) mit dem Verzahnungsring (8) in einem Verzahnungseingriff steht. Gurtaufroller (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass - the transmission gear is formed by one or more gears (9, 10) which have axes of rotation aligned parallel to the axis of rotation of the belt shaft (3), wherein - one of the gears (9) is in tooth engagement with the toothed ring (8). Belt retractor (1) according to claim 13, characterized in that
-das oder die Zahnräder (9,10) des Übersetzungsgetriebes in einer Ebene mit dem Verzahnungsring (8) angeordnet sind. -the gear or gears (9, 10) of the transmission gear are arranged in one plane with the toothed ring (8).
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